《企业控制系统集成 第4部分：制造运行管理集成的对象模型属性gbt 20720.4-2021》详细解读

《企业控制系统集成第4部分：制造运行管理集成的对象模型属性gb/t20720.4-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义、缩略语和约定4制造运行信息交换5对象模型表示6资源关系网络模型contents目录7工作定义模型8工作调度和任务列表模型9工作绩效模型10工作能力模型11工作母版能力模型12工作KPI模型13工作警报模型contents目录14工作日历模型15工作文档16工作记录模型17对象列表和关系18适应性附录A(资料性)关于对象应用的问题及回答contents目录附录B(资料性)有关标准附录C(资料性)BPMN中的工作流规范表述附录D(资料性)流程图标注的工作流规范表述附录E(资料性)工作日历示例参考文献011范围制造企业本标准适用于离散型和流程型等制造企业，在其实施制造运行管理（MOM）系统集成时提供参考。系统集成商为制造企业实施MOM系统集成的服务商，包括软硬件供应商、解决方案提供商等。适用对象定义了MOM系统中涉及的人员、设备、物料、工艺、环境等基础对象的属性及其相互关系。MOM集成对象模型对MOM集成对象模型的属性进行规范，包括数据类型、取值范围、计量单位等，确保信息的一致性和准确性。属性规范涉及内容不包含内容非制造领域本标准不适用于非制造领域，如金融、医疗等行业的系统集成。系统实现细节本标准不涉及具体MOM系统的实现细节，如编程语言、数据库结构等。022规范性引用文件GB/T25109-2010企业资源规划系统(ERP)规范IEC62264企业控制系统集成引用标准质量管理体系要求ISO9001环境管理体系要求及使用指南ISO14001职业健康安全管理体系规范OHSAS18001相关技术文件010203法律法规和政策文件《中华人民共和国标准化法》01《国家智能制造标准体系建设指南》02《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》03参考的其他文件0302国内外相关行业标准、技术规范和最佳实践案例01控制系统集成领域专家的意见和建议制造企业实际运行管理过程中的需求和经验总结033术语、定义、缩略语和约定集成控制指通过研发一个总的遥控键，实现无线控制相对应的换气、照明、取暖等设备的开启或关闭。制造运行管理在企业生产过程中，对制造资源进行计划、组织、协调、控制和优化的管理活动。对象模型描述系统中对象及其之间关系的模型，用于实现系统的集成和管理。3.1术语集成控制系统一种能够实现多种设备或系统集中控制和管理的系统，通过集成控制技术，提高生产效率和安全性。制造运行管理集成3.2定义将制造运行管理与其他企业信息系统进行集成，实现数据共享和业务流程的协同。0102制造运行管理（ManufacturingOperationsManagement）的缩写。MOM集成控制系统（IntegratedControlSystem）的缩写。ICS3.3缩略语3.4约定本标准中使用的术语和定义仅适用于本标准所描述的范围。01在使用缩略语时，应给出其全称并在括号中注明缩略语。02对于本标准中未定义的术语，应参考相关国家或行业标准中的定义。03044制造运行信息交换制造运行信息需要实时交换，以确保生产过程的顺畅进行。实时性交换的信息必须准确无误，以避免因信息错误导致的生产问题。准确性信息交换过程中需要保证数据的安全性，防止数据泄露或被篡改。安全性4.1信息交换需求包括生产任务、生产进度、物料需求等。4.2信息交换内容生产计划信息包括设备状态、生产人员情况、生产环境等。生产现场信息包括产品质量检测数据、不良品处理情况等。质量信息有线通信通过电缆等有线介质进行数据传输，适用于固定设备之间的信息交换。无线通信通过无线电波进行数据传输，适用于移动设备或远距离设备之间的信息交换。网络通信通过互联网或局域网进行数据传输，可实现跨地域、跨企业的信息交换。0302014.3信息交换方式VS为了实现不同系统之间的信息交换，需要制定统一的信息交换标准和格式。协议规范明确信息交换的通信协议，确保数据的可靠传输和解析。标准化4.4信息交换标准与协议055对象模型表示对象定义在制造运行管理（MOM）中，对象是指具有特定属性和行为的实体，如设备、人员、物料等。对象模型描述对象及其之间关系的模型，用于实现制造运行过程的可视化和管理。5.1对象的基本概念5.2对象模型的属性动态属性描述对象在运行过程中状态变化的属性，如设备的运行状态、生产数量等。静态属性描述对象固有特征的属性，如设备的名称、型号、生产厂家等。关联关系描述对象之间存在的联系，如设备与物料之间的关联、人员与设备之间的关联等。继承关系描述对象之间的层次结构，如设备类与具体设备之间的继承关系。5.3对象模型的关系使用统一建模语言（UML）来描述对象模型，包括类图、时序图、用例图等。UML表示法通过数据字典来定义和描述对象模型中涉及的所有数据元素，确保数据的一致性和准确性。数据字典5.4对象模型的表示方法066资源关系网络模型定义资源关系网络模型描述了制造企业中资源之间的相互关联和依赖关系，是制造运行管理集成的基础。016.1资源关系概述重要性通过建立资源关系网络模型，企业可以更好地了解资源之间的内在联系，优化资源配置，提高生产效率和灵活性。02表示资源节点之间的关联关系，如供需关系、协作关系、约束关系等。关系边描述资源节点和关系边的具体属性和特征，如资源能力、成本、时间等。属性信息代表制造企业中的各类资源，如设备、物料、人员等。资源节点6.2资源关系网络模型的构成通过深入调研企业实际生产情况，收集资源信息和相互关系数据。调研分析利用建模工具和技术，根据调研结果构建资源关系网络模型。模型构建通过实际运行数据和仿真验证，对模型进行不断优化和完善。验证优化6.3资源关系网络模型的建立方法资源配置优化根据资源之间的关联关系和属性信息，优化资源配置，提高资源利用效率和生产效益。生产过程监控实时监控资源状态和生产过程，及时发现和解决问题，确保生产顺利进行。生产计划制定基于资源关系网络模型，制定更加合理和可行的生产计划，确保生产按计划进行。6.4资源关系网络模型的应用场景077工作定义模型7.1工作定义概述确保制造过程的规范化、标准化，提高生产效率和产品质量。目的对制造运行过程中的各项任务、活动和操作进行明确的描述和规定。工作定义工作任务明确制造过程中需要完成的具体任务，如加工、装配、检测等。工作操作规定每个工作活动的具体操作步骤、方法和要求。工作活动对工作任务进行分解，形成一系列具体的操作和活动。7.2工作定义模型组成01指导生产为生产人员提供明确的工作指导和操作规范，确保生产过程的顺利进行。7.3工作定义模型应用02优化流程通过对工作定义模型的优化，提高生产效率，降低生产成本。03质量控制明确每个工作环节的质量要求和检验标准，确保产品质量符合要求。基础支撑工作定义模型是制造运行管理的基础，为生产计划、调度、执行等提供支撑。协同作用与制造运行管理的其他环节相互协同，共同实现制造过程的优化和控制。7.4工作定义模型与制造运行管理的关系088工作调度和任务列表模型工作调度概述工作调度是制造运行管理的核心环节，它涉及对生产任务的分配、排序和优化，以确保生产过程的高效和顺畅。调度策略根据生产计划和资源情况，制定合理的调度策略，如先进先出、最短加工时间优先等，以优化生产流程。实时调度调整根据实际生产情况，对调度计划进行实时调整，以应对突发事件和变化。020301工作调度任务列表模型任务属性包括任务编号、任务名称、加工设备、开始时间、结束时间、优先级等关键信息，以便于对任务进行全面管理和跟踪。任务列表概述任务列表是工作调度的具体体现，它详细列出了待完成的生产任务及其相关信息。任务状态更新随着生产过程的推进，及时更新任务状态，以确保生产进度的准确性和可追溯性。099工作绩效模型定义工作绩效模型是用于评估和优化制造运行过程中工作绩效的框架和方法。目的提高制造效率，减少浪费，优化资源配置，实现企业目标。工作绩效模型概述生产效率衡量单位时间内生产出的产品数量或产值。成本控制衡量生产过程中的成本节约和效益情况。产品质量衡量产品的合格率、退货率、客户满意度等指标。工作绩效指标030201流程优化通过改进生产流程，减少不必要的环节和等待时间，提高生产效率。人员培训提高员工技能和素质，使其更好地适应岗位要求，提高工作效率。技术创新引入新技术、新设备，提高生产自动化水平，降低生产成本。工作绩效优化方法确定绩效评估标准根据企业目标和实际情况，制定具体的绩效评估标准。工作绩效模型实施步骤01收集数据收集与绩效评估相关的生产、质量、成本等数据。02分析数据运用统计分析和数据挖掘技术，对数据进行分析，找出问题和改进点。03制定改进措施根据数据分析结果，制定具体的改进措施，并实施跟踪和反馈。041010工作能力模型定义工作能力模型是用于描述制造运行管理（MOM）中设备或系统的工作能力的一种抽象模型。10.1模型概述目的为制造企业提供一种标准化的方式来描述、评估和比较不同设备或系统的工作能力。应用范围适用于制造企业内部的设备管理、生产调度、质量控制等多个领域。工作能力类型描述设备或系统能够完成的工作类型，如加工、装配、检测等。工作能力级别根据设备或系统的性能、精度、效率等因素，对其工作能力进行分级评估。最大工作能力设备或系统在理想状态下的最大工作能力。实际工作能力考虑设备或系统在实际运行中的损耗、维护等因素后的实际工作能力。10.2模型属性根据工作能力模型，选择符合企业需求的设备或系统。设备选型与采购通过监控设备或系统的工作能力，确保产品质量，并实现质量追溯。质量控制与追溯根据设备或系统的工作能力，合理安排生产计划和调度，提高生产效率。生产计划与调度根据设备或系统的工作能力变化，制定合理的维护与保养计划，延长设备使用寿命。设备维护与保养10.3模型应用数据驱动优化通过收集和分析设备或系统的运行数据，不断优化工作能力模型，提高其准确性和实用性。智能化发展结合人工智能、大数据等技术，实现工作能力模型的智能化评估和优化，提升企业制造运行管理水平。标准化与兼容性推动工作能力模型的标准化发展，提高其在不同制造企业之间的兼容性和互操作性。10.4模型优化与发展1111工作母版能力模型11.1能力模型概述定义工作母版能力模型是指描述制造运行管理（MOM）系统中，工作母版所需具备的各种能力的抽象表示。作用该模型为MOM系统的集成提供了统一的能力描述和评估标准，有助于实现不同系统之间的互操作和信息共享。数据采集与分析能力能够实时采集生产现场数据，并进行深入分析和挖掘，为决策提供有力支持。质量管理与控制能力对生产过程中的质量数据进行采集、分析和处理，及时发现并处理质量问题，确保产品质量。资源调度与优化能力根据生产计划和实际生产情况，合理调度和优化资源，提高资源利用率。工作流管理能力支持对工作流的定义、执行、监控和优化，确保生产过程的顺畅进行。11.2核心能力要素11.3能力评估与提升针对评估结果，制定针对性的能力提升计划，包括技术升级、流程优化、人员培训等措施。能力提升途径通过定性和定量相结合的方式，对工作母版的能力进行全面评估，识别优势和不足。能力评估方法与ERP系统的集成实现与ERP系统的数据交互和业务协同，确保生产计划和采购计划的协同一致。与MES系统的集成与MES系统紧密配合，实现生产过程的可视化、可控制和可优化。与SCM系统的集成加强与供应链上下游企业的协同和信息共享，提高供应链响应速度和灵活性。11.4与其他系统的集成1212工作KPI模型生产效率交货期准确性产品质量成本控制衡量单位时间内生产出的产品数量或完成的生产任务量，反映生产过程的效率水平。衡量企业按照客户要求准时交货的能力，反映企业在生产计划和物流管理方面的水平。衡量产品符合规定标准或客户要求的程度，包括产品合格率、不良品率等指标。衡量企业在生产过程中对原材料、人力、设备等成本的控制能力，反映企业的成本管理水平。关键绩效指标定义01020304产品合格率=合格品数量/总生产量×100%；不良品率=不良品数量/总生产量×100%。KPI计算方法与公式产品质量计算方法成本控制率=（实际成本-预算成本）/预算成本×100%。成本控制计算方法交货准时率=准时交货次数/总交货次数×100%。交货期准确性计算方法生产效率=实际生产量/标准生产时间×100%。生产效率计算方法数据采集与分析方法生产数据采集通过生产现场的数据采集设备，实时收集生产过程中的产量、时间、质量等数据。交货期数据追踪建立交货期数据追踪系统，记录每次交货的实际情况，分析交货不准时的原因并采取措施改进。质量数据分析运用统计技术对收集到的质量数据进行整理、分析和解读，找出质量问题并提出改进措施。成本数据核算定期对生产过程中的各项成本进行核算和分析，找出成本控制的薄弱环节并提出优化建议。制定改进措施根据KPI指标的分析结果，制定具体的改进措施并跟踪实施效果，持续改进制造运行管理水平。评估生产绩效通过对比不同时间段或不同生产线的KPI指标，评估生产绩效的改进或下降趋势。优化生产流程针对KPI指标反映出的问题，对生产流程进行优化调整，提高生产效率和产品质量。KPI在制造运行管理中的应用1313工作警报模型与生产过程直接相关的警报，如设备故障、生产异常等。过程警报涉及人员和设备安全的警报，如火灾、泄漏等紧急情况。安全警报与产品质量相关的警报，如产品指标超标、原料问题等。质量警报13.1警报类型警报触发当系统检测到异常情况时，自动触发警报。警报确认操作人员需要对警报进行确认，以便开始处理流程。警报处理根据警报类型，采取相应的处理措施，如停机检查、更换备件等。警报解除处理完成后，需要解除警报，恢复正常生产。13.2警报处理流程警报系统必须稳定可靠，确保在关键时刻能够准确触发警报。可靠性13.3警报系统设计要求警报信息必须实时更新，以便操作人员及时获取最新情况。实时性警报系统应具备一定的灵活性，能够适应不同生产环境和需求。灵活性集成控制提供统一的遥控键来控制各个系统，包括警报系统，确保在潮湿环境或危险区域能够安全地操作。通过集成控制，可以实现对警报系统的远程监控和管理，提高生产效率和安全性。警报系统可以为集成控制提供实时的反馈和数据，帮助操作人员更好地了解生产现场的情况，从而做出更准确的决策。13.4警报系统与集成控制的关系1414工作日历模型工作日历用于描述企业或组织内的工作日、非工作日以及特殊工作日的一种时间模型。作用为生产计划、调度和排程提供时间基准，确保生产活动在合适的时间进行。工作日历的定义工作日正常进行生产活动的时间，如周一至周五。非工作日不进行生产活动的时间，如周末、法定节假日等。特殊工作日因特定原因需要调整的工作日，如设备维护、停电等。工作日历的组成工作日历的制定与调整根据企业生产计划、市场需求、设备状况等因素综合考虑。制定依据确保生产活动的连续性和稳定性，同时考虑员工休息和福利待遇。调整原则由生产管理部门提出申请，经相关部门审批后进行调整。调整流程010203根据工作日历安排生产任务，确保生产活动在合适的时间进行。生产计划制定生产调度与排程生产数据分析依据工作日历对生产任务进行调度和排程，优化生产顺序和资源配置。结合工作日历对生产数据进行统计和分析，为生产决策提供支持。工作日历在制造运行管理中的应用1515工作文档工作指令文档工作记录文档工作验收文档详细描述工作任务、操作步骤和注意事项的文档，确保操作人员能够准确执行任务。记录工作过程中关键数据、问题和解决方案的文档，用于后续分析和改进。对工作成果进行验收和确认的文档，确保工作符合要求和标准。15.1文档类型与定义01020315.2文档编制与管理编制要求明确文档的格式、内容和编制方法，确保文档的规范性和可读性。01审核与批准对编制完成的文档进行审核和批准，确保文档的准确性和有效性。02存档与备份对审核通过的文档进行存档和备份，确保文档的安全性和可追溯性。0315.3文档在制造运行管理中的作用01工作指令文档为操作人员提供详细的任务指导和操作步骤，确保生产过程的顺利进行。工作记录文档用于记录生产过程中的关键数据，为后续的生产分析和优化提供依据。通过工作验收文档对生产成果进行确认，确保产品质量符合要求和标准，提高客户满意度。0203指导生产操作记录生产数据确保生产质量1616工作记录模型工作记录指在生产制造过程中，对设备、工艺、人员等各方面的操作和运行情况进行详细记录的数据结构。作用工作记录的定义工作记录是制造运行管理中的重要组成部分，它可以帮助企业实现生产过程的可追溯性，提高生产效率和产品质量。0102设备信息记录生产过程中使用的设备名称、型号、编号等基本信息，以及设备的运行状态、维护情况等。工作记录的内容01工艺参数记录生产过程中涉及的各种工艺参数，如温度、压力、时间等，这些参数对于产品质量的控制至关重要。02人员信息记录参与生产过程的人员姓名、岗位、操作时间等信息，以便在出现问题时能够追溯到具体责任人。03生产数据记录生产过程中的各种数据，如生产数量、合格率、不良品数量等，这些数据可以帮助企业分析生产过程中的问题并进行改进。04电子化存储采用电子化方式存储工作记录，方便查询、统计和分析。工作记录的管理安全性保障确保工作记录的数据安全，防止数据被篡改或删除。可以采用加密技术、备份技术等手段来保障数据安全。规范性要求制定统一的工作记录格式和填写规范，确保记录的准确性和一致性。同时，要对填写人员进行培训和监督，提高他们的记录意识和能力。工作记录的应用生产过程优化通过对工作记录的分析，可以发现生产过程中的瓶颈和问题，从而进行针对性的优化和改进。质量追溯在产品质量出现问题时，可以通过工作记录追溯到具体的生产环节和责任人，为质量改进提供依据。决策支持工作记录中蕴含了大量的生产数据和经验知识，可以为企业决策提供支持，如生产计划制定、设备维护计划等。1717对象列表和关系维护管理（MM）对象负责设备维护计划的制定和执行，以及设备故障的处理。制造资源计划（MRP）对象涉及物料需求计划、能力需求计划等，是制造运行管理的核心。车间控制（SFC）对象负责车间层面的生产计划和执行，包括生产订单的下达、生产进度的跟踪等。质量管理（QM）对象对生产过程中的质量数据进行采集、分析和处理，确保产品质量。17.1对象列表MRP与SFC的关系MRP生成的生产计划将下达到SFC，由SFC负责具体的车间生产安排和执行。SFC与QM的关系SFC在生产过程中产生的质量数据将传递给QM进行分析和处理，同时QM的反馈也将指导SFC的生产调整。MM与SFC的关系MM负责设备的维护和保养，确保SFC的生产设备正常运行；同时，SFC在生产过程中发现的设备问题也将及时反馈给MM进行处理。17.2对象关系0102031818适应性集成控制系统应具备高度的灵活性，能够适应企业不断变化的生产需求。这包括能够轻松添加、删除或修改系统中的设备和功能，以及根据生产需要调整控制逻辑。灵活性随着企业规模的不断扩大和生产需求的增加，集成控制系统应能够方便地进行扩展，以支持更多的设备和功能。这要求系统的架构设计具有良好的模块化特性，便于未来的升级和扩展。可扩展性18.1灵活性和可扩展性集成控制系统应能够兼容各种不同类型的设备、系统和协议，以确保企业现有的和未来的设备都能够顺利接入系统并实现统一控制。兼容性系统中的各个组件和设备应能够相互协作，实现数据的共享和交换。这要求系统遵循开放的标准和协议，以确保不同设备之间的互操作性。互操作性18.2兼容性和互操作性VS集成控制系统应具有高可靠性，能够在各种恶劣环境下稳定运行。这包括采用冗余设计、故障检测和恢复机制等手段来提高系统的可靠性。稳定性系统应能够长时间稳定运行，避免因软件或硬件故障导致的生产中断。这要求系统在设计时充分考虑各种潜在的风险和故障情况，并采取相应的预防措施。可靠性18.3可靠性和稳定性18.4安全性和保密性保密性系统中的敏感数据和信息应得到妥善保护，防止泄露给未经授权的人员。这要求系统在设计时充分考虑数据的保密性需求，并采取相应的加密和访问控制措施。安全性集成控制系统应确保数据的安全传输和存储，防止未经授权的访问和修改。这包括采用加密技术、访问控制等手段来保护系统的安全性。19附录A(资料性)关于对象应用的问题及回答统一的接口标准对象模型提供了标准化的接口和数据结构，使得不同系统之间能够无缝集成，实现信息的共享和控制指令的传递。模块化设计通过将制造运行管理的各个功能划分为独立的对象，每个对象都具有明确的属性和方法，便于系统的扩展和维护。远程监控与控制对象模型支持远程监控和控制功能，使得管理人员可以随时随地对制造过程进行监控和调整。020301对象模型如何支持集成控制？增强市场竞争力通过集成控制，企业可以更加灵活地应对市场变化，快速调整生产策略，从而增强市场竞争力。提高生产效率通过集成控制，企业可以实现对生产设备的集中管理和控制，从而提高生产效率，减少生产过程中的浪费。降低运营成本集成控制可以优化生产流程，减少不必要的能源消耗和人力成本，从而降低企业的运营成本。集成控制在企业控制系统中的作用是什么？访问控制建立严格的访问控制机制，确保只有授权的用户才能访问和控制系统。数据加密对传输的数据进行加密处理，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。安全审计定期对系统进行安全审计，检查系统是否存在安全漏洞，并及时进行修复。030201如何确保集成控制的安全性？20附录B(资料性)有关标准无线通信协议的安全性集成控制采用无线通信方式，必须确保通信协议的安全性，防止被恶意攻击或干扰。遥控键的唯一性识别每个遥控键应具有唯一性识别码，确保只能控制对应的设备，避免误操作或非法控制。安全防护机制集成控制系统应具备多重安全防护机制，如加密传输、身份验证等，确保控制指令的传输和执行过程中的安全性。集成控制的安全标准制造运行管理集成涉及多个设备和系统的互联互通，必须确保设备接口兼容性，实现数据的顺畅传输和共享。设备接口兼容性制定统一的数据采集与处理规范，确保数据的准确性、完整性和实时性，为制造运行管理提供有力支持。数据采集与处理规范制造运行管理集成系统必须具备高稳定性和可靠性，确保长时间无故障运行，满足企业生产需求。系统稳定性与可靠性要求制造运行管理集成的相关标准对象模型属性的具体标准对象模型的定义与分类明确对象模型的定义、分类和属性，为制造运行管理集成提供统一的数据模型基础。属性值的范围与约束规定对象模型属性值的范围、约束条件和取值规则，确保数据的合规性和有效性。对象模型之间的关联关系定义对象模型之间的关联关系，揭示数据之间的内在联系，为数据分析和挖掘提供有力支持。21附录C(资料性)BPMN中的工作流规范表述BPMN定义BPMN（BusinessProcessModelandNotation）是一种用于业务流程建模与标注的标准规范。目的与意义提供一套标准的符号和规则，以支持业务流程的可视化描述、交流、验证和优化。BPMN基本概念工作流规范表述要素表示业务流程中的具体工作步骤或任务，可进一步细分为原子活动和复合活动。活动（Activity）表示业务流程中发生的某种情况或状态变化，如开始事件、结束事件和中间事件等。表示业务流程中涉及的数据信息，如输入数据、输出数据和中间数据等。事件（Event）用于控制业务流程中的分支、合并和循环等结构，包括顺序流、并行流和选择流等。网关（Gateway）01020403数据对象（DataObject）流程建模利用BPMN对制造运行管理流程进行可视化建模，明确各个环节的职责、输入、输出和关键控制点。流程优化流程监控BPMN在制造运行管理中的应用通过对现有流程的分析和改进，提高制造运行管理的效率和灵活性，降低生产成本和风险。实时监控制造运行管理流程的执行情况，及时发现和解决问题，确保生产计划的顺利执行。与MES的关联BPMN可用于描述MES（制造执行系统）中的业务流程，实现与MES的无缝集成。与ERP的互补与其他标准的关联与互补ERP（企业资源计划）侧重于企业资源的整体规划和调度，而BPMN则关注于具体业务流程的细化和优化，二者相互补充，共同提升企业运营管理水平。010222附录D(资料性)流程图标注的工作流规范表述定义工作流是指一系列相互关